L'atmosphère de la Terre est le siège de mouvements de masses d'air chaud et froid provoqués par des gradients de pression qui apparaissent pour différentes raisons (relief, différences de température, accélération de Coriolis, etc...). Ces variations de température et de pression influent sur l'indice de réfraction de l'air qui devient une fonction aléatoire du temps et de la position. La théorie générale de la propagation en milieu turbulent a été élaborée par Tatarsky [74] et Chernov [30] dans les années 60. Des revues plus accessibles se trouvent dans [55, 68] ; on peut mentionner aussi un article récent de Mac Kechnie [58] qui fait une bonne synthèse des propriétés statistiques de formation des images par un télescope à travers la turbulence.